Министерство общего и профессионального образования

Свердловской области

Уполномоченный орган местного самоуправления в сфере образования «Управление образования Североуральского городского округа»

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №1

Учебный проект по физике

Изобретения Леонардо да Винчи

Исполнители:

                                                                   Панченко Екатерина,

учащаяся 10А класса  МАОУ СОШ №1

Руководители:

Леоненко Анна Николаевна,

                                                                      учитель физики высшей категории

Североуральский городской округ

2015

      Учебный проект по физике

 Птица – действующий по математическому закону инструмент, сделать который в человеческой власти.

Леонардо да Винчи

Учебный предмет (дисциплины, близкие к теме):  физика

Возраст учащихся: 10 класс.

Тип проекта:  поисковый.

Продукты проекта: Презентация, выполнена в программе Power Point .

Основополагающий вопрос:

 Являются ли идеи Леонардо да Винчи актуальными в современном мире?

ПРОБЛЕМНЫЕ ВОПРОСЫ:

Ø Кто такой Леонардо да Винчи?

Ø Что изобрёл Леонардо да Винчи?

Ø Существуют ли сегодня изобретения Леонардо да Винчи?

Проблемный вопрос: Кто такой Леонардо да Винчи?

 В селении Анкино, близ маленького городка Винчи, расположенного между Эмали и Пестойей, 15 апреля 1452 года родился Леонардо ди сер Пьеро д'Антонио. Его отец, нотариус Пьеро да Винчи, имел связь с женщиной из Анкино, некой Катериной, которая позднее вышла замуж за крестьянина. Несмотря на незаконное происхождение, отец признал маленького Леонардо, воспитал его и дал образование. В 1469 году, через год после смерти деда Антонио, вся отцовская семья переехала во Флоренцию. Исключительная одаренность будущего великого мастера проявилась очень рано. По словам историка и биографа Вазари, он уже в детстве настолько преуспел в арифметике, что своими вопросами ставил в затруднительное положение преподавателей. Одновременно Леонардо занимался музыкой, прекрасно играл на лире и “божественно пел импровизации”. Однако рисование и лепка больше всего волновали его воображение. Исключительная одаренность будущего великого мастера проявилась очень рано. По словам историка и биографа Вазари, он уже в детстве настолько преуспел в арифметике, что своими вопросами ставил в затруднительное положение преподавателей. Одновременно Леонардо занимался музыкой, прекрасно играл на лире и “божественно пел импровизации”. Однако рисование и лепка больше всего волновали его воображение. Заметив это и приняв во внимание высокий полет этого дарования, сер Пьеро отобрал в один прекрасный день несколько его рисунков, отнес их Андрея Верроккьо, который был его большим другом, и настоятельно попросил его сказать, достигнет ли Леонардо, занявшись рисунком, каких-либо успехов. Так мальчик был определен в мастерскую художника Веррокко. Обладая умом божественным и дивным, Леонардо проявил себя не только в скульптуре, но также, будучи отличнейшим геометром, и в области архитектуры, нарисовав множество планов и других видов разных построек, и он же был первым, кто, будучи еще юношей, обсудил вопрос о том, как отвести реку Арон по каналу, соединяющему Пизу с Флоренцией. Он делал рисунки мельниц, сукновальных станков и прочих машин, которые можно привести в движение силой воды, но, так как он хотел, чтобы его профессией стала живопись, он много упражнялся в рисовании с натуры, а подчас и в изготовлении глиняных моделей фигур, одевая их в мягкие, пропитанные глиной тряпки, а затем терпеливо принимался их срисовывать на тончайших, уже сносившихся рейнских и льняных тканях, выполняя на них кончиком кисти в черном и белом цвете чудесные рисунки. Рисовал он и на бумаге столь тщательно и так хорошо, что нет никого, кому в этих тонкостях когда-либо удалось с ним сравняться. И этот гений был от Бога преисполнен такой благодати и такой потрясающей силы ее проявления, в согласии с разумом и послушной ему памятью, и он своими рисующими руками так прекрасно умел выражать свои замыслы, что рассуждения его побеждали, а доводы ставили в тупик любого упрямца. Последние годы жизни Леонардо, которые он провел при французском дворе, были омрачены тем, что его многочисленные технические проекты не были востребованы. Умер да Винчи 2 мая 1519 года вдали от своей родины, во Франции. Перед смертью, по свидетельству его первого биографа Вазари, «он попросил позвать священника, с обильными слезами исповедался и покаялся, а также принял святое причастие». Многие современники Леонардо были этим очень удивлены, так как при жизни он не отличался набожностью и придерживался вовсе не монашеского образа жизни. Последними словами «флорентийского кудесника» были: «Я чувствую себя как вода в реке. Меня уносит течение смерти…»

Проблемный вопрос: Что изобрёл Леонардо да Винчи?

Леонардо да Винчи был ярким представителем нового, основанного на эксперименте естествознания. Особое внимание Леонардо уделял механике, называя ее "раем математических наук" и видя в ней ключ к тайнам мироздания; он попытался определить коэффициенты трения скольжения, изучал сопротивление материалов, увлеченно занимался гидравликой. Многочисленные гидротехнические эксперименты получили выражение в новаторских проектах каналов и ирригационных систем. Страсть к моделированию приводила Леонардо к поразительным техническим предвидениям, намного опережавшим эпоху: таковы наброски проектов металлургических печей и прокатных станов, ткацких станков, печатных, деревообрабатывающих и прочих машин, подводной лодки и танка, а также разработанные после тщательного изучения полета птиц конструкции летальных аппаратов и парашюта.

Воздушный винт:

Величайший интерес для современных инженеров-аэронавтов представляет модель спирального пропеллера (слева наверху). Очевидно, Леонардо считал эту свою разработку второстепенной, а саму идею заимствовал из конструкции игрушек, изобретенных другими. Тем не менее многие ученые считают, что Леонардо изобрел геликоптер (вертолет) и дал первый вариант современного пропеллера. Леонардо да Винчи: «Я полагаю, что, если это устройство винта правильно изготовить, то есть если винт сделать из льняной ткани и поры ткани пропитать крахмалом, а за счет механизма придать быстрое вращательное движение винту, то это устройство поднимется в воздух. Наружный край винта должен быть из проволоки толщиной с веревку, и от окружности до середины должно быть восемь локтей. Я говорю, что когда прибор этот, сделанный винтом, сделан хорошо, т. е. из полотна, поры которого прокрахмалены, и быстро приводится во вращение, что названный винт ввинчивается в воздух и поднимается вверх. В качестве примера беру я широкую и тонкую линейку, которая стремительно быстро бросаема в воздух; ты увидишь тогда, что твоя рука движется в направлении пересечения с названной доской. Сделай, чтобы арматура вышеназванного полотна была изготовлена из тонких длинных трубок. Можно сделать себе маленькую модель из бумаги, ось которой - из тонкого листового железа, закручиваемая с силой, и которая, будучи отпущена, приводит во вращение винт».   Рисунок воздушного винта может быть датирован между 1483г. и 1486г.    Это - один из самых известных рисунков Леонардо да Винчи. Некоторые эксперты идентифицировали механизм как предок вертолета. К рисунку дано всего лишь одно примечание - диаметр воздушного винта до 5 метров, использовать при изготовлении тростник, льняную ткань и трос. Леонардо предполагал, что механизмом будут управлять четыре человека, которые будут находиться на центральной платформе и за счет ручных рычагов предавать вращательное движение винту. Машина, разработанная Леонардо, вероятно никогда не оторвалась бы от земли и не смогла бы перемещаться. А вот если бы увеличить движущую силу (вместо человеческой), то машина вполне может подняться в воздух и перемещаться в пространстве. Зная о других разработках Леонардо так же можно утверждать, что применив дополнительные устройства - полётом можно и управлять. Скорее всего мысль использовать этот винт его далее не заинтересовал. Применить другую двигательную силу в то время было просто не возможно. Поэтому больше всего разрабатывалось механизмов имеющих пассивную тягу - механизмы с крыльями (планеры). А так же механизмы с движущимися крыльями после наблюдением за птицами. Леонардо был очень наблюдательный человек и все свои наблюдения пытался суммировать.

Мост:

Между прочим, именно да Винчи предложил османскому султану построить мост через пролив Босфор и даже подготовил проект — настил моста поддерживали три дуги-пролета, упирающиеся в землю. Длина моста составила бы 240 метров. Тогда предложение не было поддержано, и лишь 500 лет спустя этот мост, причем из дерева, был построен в норвежском городке Ас. Правда, его длина всего 100 метров, но только лишь потому, что норвежцы не нашли подходящего фьорда.

Парашют:

Дело в том, что в своих рукописях он первый описал точные размеры устройства для безопасного спуска с большой высоты. В его работе «О летании и движении тел в воздухе» 1485 года (по другим сведениям, 1483 и 1495) к чертежу была сделана следующая запись:

Схема парашюта Да Винчи «Если у человека есть шатер из накрахмаленного полотна шириной 12 локтей и вышиной в 12, – писал он, – то этот человек может бросаться с любой высоты без опасности для себя». Это был первый технический проект парашюта. К такому открытию Леонардо пришел после многочисленных наблюдений за падающими картонными фигурами различной формы. Существует занятная легенда о изобретении Леонардо парашюта и дельтаплана из фильма «Гудзонский ястреб». Модель парашюта по схеме Леонардо Да Винчи Поговаривают, что при осаде преобладающими французскими войсками Милана, герцог миланский Людовико Моро обратился за помощью к великому итальянскому мастеру. Леонардо предложил герцогу сразу несколько своих изобретений: лёгкую и мощную пушку, скорострельный многоствольный мушкет, а также орнитоптер и парашют. На что Моро ему ответил, что орнитоптер с парашютом ему сейчас нужнее оружия, потому как блокаду они вряд ли прорвут, а вот крылатого гонца послать за подмогой было бы очень кстати. Но увидеть воплощение этой инженерной мысли миланцы не успели. Французы прорвали оборону раньше. О прижизненных опытах с парашютом Леонардо Да Винчи ничего не известно. Но, по правде говоря, если вспомнить какими материалами для своего изобретения располагал великий мастер, вряд ли кто-то захочет с ним прыгать.

Водолазный костюм:

До конца XV века Леонардо да Винчи жил в Венеции. Для того, чтобы обезопасить Венецию от вторжения судов, он придумал водолазное снаряжение, в котором можно было наносить вред подводной части вражеских кораблей. В таких костюмах можно было также проводить ремонтные работы на глубине.

Разработанный им костюм был сделан из кожи. Воздух, которым дышали водолазы, находился в подводном колоколе. А поступал он оттуда по трубкам, которые соединяли костюм с колоколом. Водолазы могли видеть под водой через стеклянные отверстия в масках.

За исключением разве что подобия современного глубоководного скафандра и прибора, позволяющего дышать под водой. Но это изобретение он сделал еще в Италии на службе у знаменитого полководца и авантюриста Чезаре Борджиа (его отец был римским папой Александром IV). По легенде, герцог использовал предложение да Винчи при захвате небольшого порта Сенигаллия на Адриатике, а два дня спустя казнил всех пленных. Это так поразило Леонардо, что он ушел со службы, а о своем изобретении никогда больше не упоминал «по причине злой природы людей, которые совершали бы смертоубийства на дне морей путем разрушения кораблей со дна и потопления их вместе с находящимися на них людьми».

Танк Леонардо:       

Танк эпохи Возрождения, считающийся основным прототипом современных танков, должен был быть сооружен из деревянных и металлических частей. Механизм, посредством которого осуществлялось движение, состоял из колес, зубчатых шестерен и рукояток. Танк должен был перемещаться посредством мускульной силы экипажа, предположительно в числе восьми человек. По периметру конструкции должны были располагаться пушки. Наверху должна была быть сооружена смотровая башня. Танк должен был быть настолько высоким, что внутри должны были устанавливаться лестницы.

Танк, придуманный гениальным изобретателем, должен был быть сделан из металлических и деревянных частей. Внешне он напоминал черепаху. По периметру танка располагались 36 орудий. Наверху должна была находиться смотровая башня. А внутри могли поместиться 8 человек.

Но в описаниях танка была допущена ошибка. Танк, построенный по чертежам Леонардо да Винчи, не смог бы передвигаться, так как передние и задние колёса крутились в противоположных направлениях. Скорее всего, Леонардо да Винчи специально сделал ошибку, чтобы никто не смог построить танк, если схема попадёт в руки неприятеля.

Леонардо да Винчи намного опередил своё время. Возможно, человеческая цивилизация развивалась бы совершенно по-другому, если бы его изобретения были воплощены в жизнь в XV – XVI веках, когда ещё был жив гениальный изобретатель.

Скорее всего, танк предназначался более для запугивания и деморализации противника, нежели как серьёзное орудие поражения. Из-за громоздкой конструкции и низкой проходимости, танк не мог использоваться на местности с изменяющимся рельефом. Также, учитывая вес всей машины, она не могла быть даже сдвинута с места посредством мускульной тяги. Данный проект явно был неосуществим в XV веке, однако задал направление инженерной мысли в сторону создания танков.

Пулемёт:

Пулемёт, сконструированный Леонардо да Винчи существенно отличался от современных пулемётов. На одной прямоугольной доске предлагалось установить 11 мушкетов. А затем 3 доски должны были быть сложены в треугольник. Пока один из наборов стрелял, два других остывали и перезаряжались. Затем с помощью вала весь механизм поворачивался. Следующие 11 мушкетов давали залп и т.д. Это изобретение называлось «33-ствольный орган». На практике оно так и не было построено.

«Виола органиста»:

Согласно описаниям, сохранившимся в дневниках Леонардо да Винчи за 1488-1489 года, а также - рисункам из его 12-ти томного "Codex Atlanticus", виола органиста - смычковое фортепиано, в котором установлено одно или несколько вращающихся колесиков, обмотанных конским волосом, наподобие смычка.

Музыкант, нажимая педаль, заставляет колесики вращаться и соприкасаться со струнами, что рождает уникальный звук, по тембру больше всего напоминающий виолончель. На создание уникального инструмента у польского конструктора ушло около 3 лет. Реконструированный инструмент был представлен в Академии Музыки в Кракове. Однако известны и более ранние попытки создать инструмент-гибрид струнных и клавишных инструментов: например, в 1575 году немецкий изобретатель Ганс Гайден создал "смычковый клавир" или гейгенверк.

Отчасти инструмент Леонардо да Винчи напоминает и старинную колесную лиру или "харди-гарди", который, скорее всего и стал прообразом для виола органиста.

Колесцовый замок:

Леонардо да Винчи в своем труде «Codex Atlanticus» привёл схему устройства колесцового замка для пистолета (заводившегося ключом) — это единственное его изобретение, получившее массовое производство при жизни. Устройство нового замка было таково: на смену старым фитилям, требовавшим доступа стрелка к открытому огню и создававшим в процессе горения нежелательный демаскирующий эффект, пришёл курок с зажатым кусочком кремня, под курком располагалось колёсико с насечкой. Устройство работало посредством заводимой ключом пружины, которая после нажатия на спусковой крючок приводила в движение колёсико и опускала на него курок с кремнем (изначально с пиритом), в результате возникшего трения высекались искры, зажигавшие пороховой заряд. Колесцовый замок превосходил по надёжности существовавшие в то время фитильные замки. Он был более устойчив к влаге, и даже с кремнёвым замком продолжал соперничать в надёжности (кремневый мог дать осечку без видимых на то причин). Существовали также варианты ружей, совмещавших вышеназванные типы замков. Недостатком колесцового замка была его крайняя дороговизна, сложность устройства, недостаточно высокое качество используемой стали и боязнь грязи. Если использовался твёрдый кремень, насечка колёсика быстро изнашивалась; мягкий пирит не портил колёсико, но крошился сам и загрязнял замок. В 1580 году можно было купить аркебузу с фитильным замком за 350 франков, а такая же аркебуза с колесцовым замком стоила не менее 1500 франков. Если стрелок терял ключ для завода механизма, оружие становилось бесполезным. Тем не менее это был качественный шаг вперёд по сравнению с фитильным оружием, и первый тип механизма, пригодный для пистолета (необходимость постоянно поддерживать фитиль горящим сводило на нет все преимущества пистолета как личного оружия).

В XVII — начале XVIII веков колесцовый замок был повсеместно вытеснен более дешёвым и удобным кремнёвым ударным замком.

Подшипник:

С начала нашей эры и до эпохи Возрождения отсутствует какая-либо информация о развитии конструкции подшипников качения. И только уже Леонардо да Винчи во многих своих конструкциях применил опоры качения, однако до начала XVIII века их использование не выходило за пределы проекта, или единичных применений. Следовательно, его с полным на то основанием можно назвать изобретателем подшипника качения. Леонардо да Винчи создал рисунок идеальной цапфы подшипника, оригинальность которой полагалась в замене трения скольжения на значительно меньшее по величине трение качения. Эта идея нашла свое применение в конце XIX в качестве шарикоподшипника, состоящего из внутреннего и внешнего колец, между которыми размещены вращающиеся шарики.

«Автомобиль»:

«Тележка, которая катится сама по себе».Данную конструкцию можно рассматривать как прототип современной машины. Зарисовки, сделанные мастером, не объясняют до конца того, что позволяет тележке самостоятельно осуществлять движение, однако у ученых возникло следующее предположение. Возможно, тележка должна была двигаться с помощью пружинного механизма, который используется в часах. Для того, чтобы спрятать пружины, существовали корпуса в форме барабана, которые заводились в ручном режиме. Таким образом, все происходило по типу заводной игрушки: пружина разматывается, и это дает возможность ехать тележке вперед. Однако, такая конструкция могла бы поворачиваться только в правую сторону, что являлось бы ее существенным недостатком и делало бы не слишком практичным устройством. Предполагается, что да Винчи считал собственное изобретение чем-то наподобие детской игрушки.

Проблемный вопрос: Существуют ли сегодня изобретения Леонардо да Винчи?

Орнитоптер: Недавно по чертежам да Винчи из допотопных материалов был построен дельтаплан, на котором пилоту удалось подняться на высоту 10 метров и продержаться в воздухе 17 секунд. Так было доказано главное — конструкции Леонардо летали. В отличие от первых самолетов.

Танк: В 2003 году в программе BBC "Леонардо: Человек, который хотел всё знать" была предпринята попытка сделать танк по чертежам Леонардо, однако в них (чертежах) была допущена ошибка (вероятно, специально) — пары колёс крутились в разных направлениях, эта ошибка была устранена, и танк опробовали в действии.

Колесцовый замок:  В настоящее время похожий принцип получения искры за счёт контакта пирофорного сплава с насечённой поверхностью колесца применяется в некоторых зажигалках.

Воздушный винт: В наше время вертолёты не являются чем-то удивительным или необычным

Парашют: Парашюты в XXI в. не считаются чем-то невероятным, часто используются для развлечений. Однако существует ли парашют конструкции да Винчи?  .В 2000 году отважный англичанин Андриан Николас, испытавший «шатёр» (жесткую пирамиду), точно воссозданный по чертежам Леонардо (испытания парашютов семнадцатого века здесь я в счет не беру, потому что всё же конструкция у них была не давинчевская). К сожалению, оказалось, что такое устройство не пригодно для спуска и британцу пришлось воспользоваться запасным современным парашютом.

В 2008 году прошло удачное испытание шатра, но от жесткой конструкции пришлось отказаться. Швейцарец Оливье Тепп прыгнул с высоты 650 метров с парашютом, сшитом из четырёх кусков ткани (треугольники равнобедренные, сторона 7 метров, что и есть 12 локтей). По словам испытателя, прыжок был безопасным, но такой парашют практически не управляем.

Автомобиль: В 2004-м году итальянским исследователям удалось не только построить разработанный да Винчи автомобиль, но и заставить его двигаться! Ученый Карло Педретти сумел разгадать главную тайну повозки Леонардо да Винчи, а именно - принцип движения. Исследователь предположил, что автомобиль должен был приводиться в движение не рессорами, а специальными пружинами, которые располагались в нижней части конструкции. Об автомобиле в наше время можно говорить почти бесконечно, достаточно того, что это одно из самых комфортабельных средств передвижения. Стоит выйти на улицу перед нами проедет очередной водитель опаздывающий на работу. Очевидно что в наше время автомобили стали неотъемлемой частью жизни человека.

Заключение.

Таким образом, теперь я могу дать ответ на основополагающий вопрос: несомненно изобретения Леонардо да Винчи актуальны и в наше время, без большинства вещей предками, которых являются изобретения да Винчи, невозможно представить нашу повседневную жизнь.

В ходе проекта я узнала больше о великом изобретателе и гении, о его жизни и изобретениях, воплощённых или так и оставшихся на бумаге набросках.

Поставленные цели были выполнены: я закрепила навыки работы с большими объемами информации, а также узнала много интересной и нужной для меня информации,

Источники информации:

1.     http://goo.gl/lalfn1

2.     https://goo.gl/4Fe2XC

3.     https://goo.gl/CM1Wu4

4.     http://goo.gl/1uFklo

5.     http://goo.gl/UPMmv0

6.     https://goo.gl/zA5DwI

Скачано с www.znanio.ru